圖片：一種石蕊地衣屬的地衣Cladonia caespiticia(引用自維基共享資源)
圖片：《懷疑的化學家》(The Sceptical Chymist)的書面(圖片引自維基共享資源)
作者：嚴融怡
著有《懷疑的化學家》(The Sceptical Chymist)的英國著名科學家，也是現代化學(開始對於純物質有更為精確描述的化學)與物理(例如提出 密閉空間中體積與壓力關係P1V1＝P2V2、發現聲音不能在真空當中傳播等)許多相關知識啟蒙者的波以耳(Robert Boyle)，於1660年的某天清晨發現紫羅蘭花瓣碰觸鹽酸會由紫色變為紅色，此後波以耳便進一步嘗試其他植物色素對於酸鹼的變色反應情形，其中又以石蕊地衣抽取的浸液遇到酸鹼時能夠變化出明顯的顏色，因此便發明了石蕊試紙。而波以耳也將一系列植物遇到酸鹼溶液變化的實驗記載於他的《顏色實驗》 (Experiments upon Colours)這本書當中。
石蕊地衣是莖狀地衣的一支。廣布於世界各地，但又以極地或寒原地區，最適宜它們的生長，並且可以長成一大片面積的石蕊地衣。它們球狀的外貌相當可愛，同時也成為野生馴鹿冬季的重要食糧，像是軟鹿蕊(Cladina mitis)和鹿蕊( Cladina rangiferina)便常被稱為『馴鹿地衣』或是『馴鹿苔』。石蕊地衣當中所取得的藍色色素，本身為酸性的，但是當pH值低於4.5左右，可呈現紅色；而pH高於8.3左右則轉為藍色，雖然波以耳所發展出來的酸鹼指示劑方法，只能夠由變色方式了解溶液大致的酸鹼情形，但對於十七世紀而言卻已經是劃時代的發明；在更為精確的電化學測量pH方法出現以前，石蕊試紙以及其他的植物變色反應是極為重要的酸鹼測試方法，因為這套方法讓煉金術以來人們為了溶解金屬或促進反應所發展配製的強酸、強鹼有了安全的測試方式。
在臺灣本地所產的石蕊地衣類，共計約有40種，並分別隸屬於石蕊屬(Cladonia)、鹿蕊屬(Cladina)，以及穿孔石蕊屬(Cladia)。在一些DIY的石蕊試紙製作過程當中，通常會將石蕊的粉末取1公克溶於50毫升的水中，靜置隔夜後再做過濾。然後在濾液中添加約30毫升的酒精，之後再加水定量到100毫升，便可將濾紙浸泡在其中製造試紙了。
地衣是一種真菌和綠藻(或藍細菌；又稱為藍綠菌、藍綠藻、藍菌等)的共生體。是介於真菌界、原生生物界與植物界的共同研究領域。也是森林底層當中極為重要的組成生物。雖然十七世紀波以耳為尋求化學指示劑而發現了石蕊地衣的化學變色作用，但是人們對於地衣這樣的複合生物體究竟怎樣運作其生活的機制卻仍所知有限，且生物學家也一直為此爭論不休；直到十九世紀晚期，植物病理學與真菌學之父狄伯瑞(Heinrich Anton de Bary)的研究，才真正解答了地衣的生活形式，在地衣內部其實是有二種生物在一起生活，其中真菌負責吸收水分和礦物鹽，並以菌絲組織來保護藻類，而藻類則擔負光合作用，並將其養分分享給真菌使用。狄伯瑞還因為地衣當中真菌與藻類各司其職、互惠互利的生態關係，在1879 年創造出了生物學上的新名詞『共生』，這一詞彙也在後來廣泛運用於生態學上。臺灣原生有不少地衣類，但是由於近年來的空氣汙染日趨嚴重，地衣和苔蘚的生長也都受到了空氣污染的影響而無法成長茁壯，變成低低矮矮的。其實地衣和苔蘚這些小生物正是重要的空氣汙染指標。
除了像是石蕊試紙這樣的應用，地衣的各類化學衍生物也用於製作染料、醫藥(例如某些具有潛在抗癌藥性的多醣類化合物)甚至是香料等等。地衣所分泌的酸也是促進岩石風化、崩解，與促進土壤形成的重要作用來源。除了森林，地衣也可以生長在許多營養貧瘠的極端環境，例如裸露的岩層，儘管生活在艱苦的條件下，但不少地衣卻仍舊可以產生數量驚人的次生化合物(和植物次生代謝產物有些類似)。其中有不少是芳香族化合物。地衣和其他土壤微生物的交互關係，以及它們的次生化合物所對於其他微生物的影響也常是某些研究微域地景變化的科學家頗為重視的一環。甚至在地質學上，科學家透過地衣原葉體的直徑或面積大小以及相關的生長曲線還能用來鑑別冰河的年代。
波以耳當年其實還有發現我們生活當中常見的紫色高麗菜也具有頗為實用的變色範圍，經過十八、十九世紀的科學家繼續針對酸鹼度的定量研究，發現紫色高麗菜大致在酸性的pH1→3→4→7可以有紅→粉紅→粉紫→紫青的變化；而在朝鹼性的過程pH7→8→10→12則又會有紫青→青綠 →草綠→黃色等變化。紫色高麗菜的變色主要是由於花青素(anthocyanins)遇酸鹼所造成的變色效應。自然界其實有超過500種不同的花青素， 而花青素其實又是由不同的花青素配質如天竺葵素(pelargonidin)、牽牛花色素(petunidin)、矢車菊素(cyanidin)、飛燕草素(delchindin) 與芍藥花色素(peonidin)等去和一個或多個葡萄糖或半乳糖相結合而成，並透過結合位置與結合組成分的變化而衍生出各種不同的花青素。花青素的各類變色化學反應其實時至今日都還是有機化學有趣的研究方向。
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1.化學情境試題：色彩鮮豔的花青素（Colorful Anthocyanins）〔I〕 ─科學Online
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=22981
2.化學情境試題：色彩鮮豔的花青素（Colorful Anthocyanins）〔II〕 ─科學Online
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=23003
3.酸鹼指示劑 ─科學Online
http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=4870
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